Gelombang kateupastian

Dina Januari taun ieu, ieu dilaporkeun yén observatorium LIGO dirékam, jigana acara kadua ngahiji dua béntang neutron. Inpormasi ieu katingali saé dina média, tapi seueur élmuwan anu mimiti gaduh mamang serius ngeunaan réliabilitas panemuan anu munculna "astronomi gelombang graviti".

Dina April 2019, detektor LIGO di Livingston, Louisiana ngadeteksi kombinasi objék anu lokasina sakitar 520 juta taun cahaya ti Bumi. Observasi ieu, dijieun kalawan ngan hiji detektor, di Hanford, ieu samentara ditumpurkeun, sarta Virgo teu ngadaptar fenomena, tapi tetep dianggap sinyal cukup fenomena.

Analisis sinyal GW190425 nunjuk kana tabrakan sistem binér kalayan massa total 3,3 - 3,7 kali massa Panonpoé (1). Ieu jelas leuwih badag batan massa nu ilahar ditempo dina sistim béntang neutron binér di Bima Sakti, nu antara 2,5 jeung 2,9 massa surya. Diusulkeun yén pamanggihan éta bisa ngagambarkeun populasi béntang neutron ganda nu teu acan katalungtik saméméhna. Teu sadaya jelema diaku multiplication ieu mahluk saluareun kabutuhan.

1. Visualisasi tabrakan béntang neutron GW190425.

Point nu GW190425 dirékam ku detektor tunggal hartina élmuwan éta teu bisa akurat nangtukeun lokasi, sarta euweuh renik observasi dina rentang éléktromagnétik, sakumaha dina kasus GW170817, ngahiji munggaran dua béntang neutron observasi LIGO (anu ogé diragukeun). , tapi langkung seueur ngeunaan éta di handap). Ieu mungkin yen ieu lain dua béntang neutron. Sugan salah sahiji objék liang hideung. Meureun duanana éta. Tapi lajeng maranéhna bakal leuwih leutik black hole ti sagala dipikawanoh black hole, sarta model pikeun formasi binér black hole kudu diwangun deui.

Aya seueur teuing model sareng téori ieu pikeun adaptasi. Atawa meureun "astronomi gelombang gravitasi" bakal mimiti adaptasi jeung rigor ilmiah widang heubeul observasi spasi?

Loba teuing positip palsu

Alexander Unzicker (2), saurang fisikawan téoritis Jérman sareng panulis élmu populér anu terhormat, nyerat dina Medium dina bulan Pebruari yén, sanaos ekspektasi anu ageung, LIGO sareng VIRGO (3) detéktor gelombang gravitasi nunjukkeun nanaon anu pikaresepeun dina sataun, kecuali positip palsu acak. Numutkeun élmuwan, ieu raises mamang serius ngeunaan metoda dipaké.

Kalayan Hadiah Nobel Fisika 2017 anu dileler ka Rainer Weiss, Barry K. Barish, sareng Kip S. Thorne, patarosan naha gelombang gravitasi tiasa dideteksi sigana parantos réngsé sakali. Kaputusan Panitia Nobel prihatin deteksi sinyal pisan kuat GW150914 dibere dina konferensi pers dina bulan Pebruari 2016, sarta geus disebutkeun sinyal GW170817, nu ieu attributed ka ngahiji dua béntang neutron, saprak dua teleskop séjén dirékam sinyal converging.

Saprak harita, maranéhna geus diasupkeun kana skéma ilmiah resmi fisika. Panemuan ieu nyababkeun réspon anu antusias, sareng diperkirakeun jaman anyar dina astronomi. Gelombang gravitasi sakuduna jadi "jandela anyar" ka Alam Semesta, nambahan arsenal teleskop saméméhna dipikawanoh tur ngarah kana tipe observasi lengkep anyar. Seueur anu ngabandingkeun penemuan ieu sareng teleskop Galileo 1609. Malah leuwih sumanget éta ngaronjat sensitipitas detéktor gelombang gravitasi. Harepan pikeun puluhan pamanggihan sareng deteksi anu pikaresepeun salami siklus observasi O3 anu dimimitian dina April 2019 éta luhur. Nanging, dugi ka ayeuna, catetan Unziker, urang teu gaduh nanaon.

Janten tepatna, teu aya sinyal gelombang gravitasi anu kacatet dina sababaraha bulan kapengker anu parantos diverifikasi sacara mandiri. Gantina, aya sajumlah inexplicably luhur positip palsu jeung sinyal, nu lajeng downgraded. Lima belas acara gagal dina uji validasi sareng teleskop sanés. Salaku tambahan, 19 sinyal dikaluarkeun tina tés.

Sababaraha di antarana mimitina dianggap penting pisan - contona, GW191117j diperkirakeun mangrupa acara kalawan kamungkinan hiji dina 28 miliar taun, pikeun GW190822c - hiji dina 5 miliar taun, sarta pikeun GW200108v - 1 dina 100. taun. Nganggap yén periode observasi anu dipertimbangkeun sanés sataun sadayana, seueur positip palsu sapertos kitu. Bisa jadi aya nu lepat dina metoda signalling sorangan, komentar Unziker.

Kriteria pikeun ngagolongkeun sinyal salaku "kasalahan", saur anjeunna, henteu transparan. Ieu mah sakadar pamadeganana. Fisikawan téoritis anu kasohor Sabine Hossenfelder, anu sateuacana nunjukkeun kakurangan dina metode analisa data detektor LIGO, koméntar dina blogna: "Ieu kuring nyeri sirah, jalma-jalma. Upami anjeun henteu terang naha detektor anjeun nyandak hal anu anjeun henteu nyangka, kumaha anjeun tiasa percanten nalika ningali naon anu anjeun ngarepkeun?

Interprétasi kasalahan nunjukkeun yén euweuh prosedur sistematis pikeun misahkeun sinyal sabenerna ti batur, lian ti pikeun nyegah kontradiksi flagrant kalawan observasi lianna. Hanjakalna, saloba 53 kasus "panemuan calon" gaduh hiji hal anu umum - teu aya anu terang kecuali wartawan.

Média condong ngagungkeun prématur penemuan LIGO / VIRGO. Nalika nganalisa salajengna sareng milarian konfirmasi gagal, sabab parantos sababaraha bulan, teu aya deui sumanget atanapi koreksi dina média. Dina tahap kurang éféktif ieu, média némbongkeun minat pisan.

Ngan hiji deteksi pasti

Nurutkeun Unziker, lamun urang geus dituturkeun ngembangkeun kaayaan saprak pengumuman bubuka tinggi-profil di 2016, mamang ayeuna teu kudu datang salaku kejutan. Evaluasi bebas munggaran data dilaksanakeun ku tim di Niels Bohr Institute di Kopenhagen dipingpin ku Andrew D. Jackson. Analisis data maranéhanana ngungkabkeun korelasi aneh dina sinyal sésana, anu asal-usulna masih can écés, sanaos klaim tim éta. kabéh anomali kaasup. Sinyal dihasilkeun nalika data atah (sanggeus pre-processing jeung nyaring éksténsif) dibandingkeun jeung nu disebut template, nyaéta sinyal téoritis ekspektasi tina simulasi numeris gelombang gravitasi.

Nanging, nalika nganalisa data, prosedur sapertos kitu ngan ukur pas nalika ayana sinyalna ditetepkeun sareng bentukna leres-leres dipikanyaho. Upami teu kitu, analisa pola mangrupikeun alat anu nyasabkeun. Jackson dijieun ieu pohara efektif salila presentasi teh, ngabandingkeun prosedur pikeun pangakuan gambar otomatis tina pelat lisénsi mobil. Leres, teu aya masalah sareng bacaan anu akurat dina gambar anu kabur, tapi ngan upami sadaya mobil anu ngaliwat caket dieu gaduh pelat lisénsi anu pas ukuran sareng gaya. Sanajan kitu, lamun algoritma anu dilarapkeun ka gambar "di alam", eta bakal ngakuan plat lisénsi ti sagala obyek caang kalawan bintik hideung. Ieu naon Unziker nyangka bisa lumangsung ka gelombang gravitasi.

3. Jaringan detéktor gelombang gravitasi di dunya

Aya mamang séjén ngeunaan metodologi deteksi sinyal. Dina respon kana kritik, grup Kopenhagen ngembangkeun hiji métode anu ngagunakeun ciri statistik murni pikeun ngadeteksi sinyal tanpa ngagunakeun pola. Nalika diterapkeun, kajadian kahiji Séptémber 2015 masih katingali jelas dina hasil, tapi ... dugi ka ayeuna ngan ukur ieu. Sapertos gelombang gravitasi kuat bisa disebut "alus tuah" teu lila sanggeus peluncuran detektor munggaran, tapi sanggeus lima taun, kurangna pamanggihan salajengna dikonfirmasi mimiti ngabalukarkeun perhatian. Upami teu aya sinyal signifikan sacara statistik dina sapuluh taun ka hareup, bakal aya sighting munggaran GW150915 masih dianggap nyata?

Sababaraha bakal nyebutkeun yén éta engké deteksi GW170817, nyaéta, sinyal térmonuklir tina béntang neutron binér, konsisten jeung observasi instrumental di wewengkon sinar gamma jeung teleskop optik. Hanjakal, aya loba inconsistencies: deteksi LIGO teu kapanggih nepi ka sababaraha jam sanggeus teleskop séjén geus nyatet sinyal.

Laboratorium VIRGO, diluncurkeun ngan ukur tilu dinten sateuacana, henteu masihan sinyal anu tiasa dikenal. Salaku tambahan, aya gangguan jaringan di LIGO / VIRGO sareng ESA dina dinten anu sami. Aya mamang ngeunaan kasaluyuan sinyal jeung ngahiji béntang neutron, sinyal optik pisan lemah, jsb Di sisi séjén, loba élmuwan anu nalungtik gelombang gravitasi ngaku yén informasi arah diala LIGO jauh leuwih akurat ti informasi ngeunaan dua teleskop séjén, sarta maranéhanana ngomong yén manggihan teu bisa geus kahaja.

Pikeun Unziker, éta kabeneran anu rada ngaganggu yén data pikeun GW150914 sareng GW170817, kajadian anu munggaran sapertos anu kacatet dina konperénsi pers utama, dicandak dina kaayaan "abnormal" sareng henteu tiasa diproduksi dina kaayaan téknis anu langkung saé dina waktos éta. pangukuran runtuyan panjang.

Ieu ngakibatkeun warta kawas ledakan supernova sakuduna dituju (anu tétéla ilusi), tabrakan unik béntang neutroneta maksakeun élmuwan ka "rethink taun hikmah konvensional" atawa malah 70-solar black hole, nu disebut tim LIGO konfirmasi teuing rusuh tina téori maranéhanana.

Unziker ngingetkeun kaayaan dimana astronomi gelombang gravitasi bakal ngagaduhan reputasi anu teu kawéntar pikeun nyayogikeun obyék astronomi "kawih" (sanésna). Pikeun nyegah ieu kajadian, éta nawiskeun transparansi metode anu langkung ageung, publikasi témplat anu dianggo, standar analisis, sareng netepkeun tanggal béakna pikeun acara anu henteu disahkeun sacara mandiri.